7 Фугасное действие боеприпасов

Под фугасным действием понимают разрушающее действие средств поражения при взрыве их в различных средах расширяющимися продуктами детонации и ударной волной.

При взрыве заряда ВВ в воздухе сильно нагретые газообразные продукты детонации, имеющие начальное давление 10⁴ Мпа быстро расширяются, сжимая окружающий воздух, образуя воздушную ударную волну, на фронте которой большое избыточное давление. При расширении продукты детонации совершают механическую работу и теряют радиальную скорость, вследствие чего воздушная ударная волна отрывается от них и распространяется в воздухе со сверхзвуковой скоростью. Объем, в котором поражающее действие производится продуктами детонации. Составляет 2000…4000 объемов приведенного заряда. Под приведенным зарядом понимается заряд ВВ сферической формы, но равной массы.

(7.1)

где  - масса заряда,  - плотность заряда.

Для правильного понимания вопросов, связанных с разлетом продуктов детонации и оценкой разрушающего действия взрыва, необходимо знать значения плотности, давления и скорости продуктов детонации, скорости звука в продуктах детонации за фронтом ударной волны.

Рассмотрим простейший случай разлета продуктов детонации с открытой торцевой поверхности цилиндрического заряда в момент подхода к ней плоской детонационной волны (рисунок 7.1).

Допустим, что разлет продуктов детонации с боковой поверхности заряда и с его левого торца , на котором была возбуждена детонация, отсутствует.

В зоне покоя, занимающей объем от левого торца заряда до половины длины пути, пройденного детонационной волной скорость движения продуктов детонации равна 0 , а все параметры постоянны .

Dt₂

Dt₁

X

t₁

t₂ X = Dt

X = 0,5Dt

Фронт детонационной волны

t Граница зоны покоя

Рисунок 7.1

В зоне движения все параметры продуктов детонации возрастают к сечениям вблизи фронта детонационной волны . При этом скорость продуктов взрыва u, скорость звука и плотность возрастают по линейному закону, а давление по закону кубической параболы (рисунок 7.2).

На фронте детонационной волны ( ) параметры продуктов взрыва достигают своих максимальных значений - скорость детонации.

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0 0,5 1 Х

Dt

Рисунок 7.2

Итак, допустим, что плоская детонационная волна, распространяясь по заряду со скоростью , дошла до открытого правого торца (сечение

0 – 0 рисунок 7.3).

0

ВВВВ

0

Продукты детонации

Волна разряжения

Ударная волна

Продукты детонации Р

воздух

Рисунок 7.3

На границе раздела имеет место перепад давления ( ) и находящиеся под большим давлением продукты детонации начнут быстро расширяться в сторону открытого торца заряда ( в воздух). Приводя в движение и сжимая воздух продукты детонации образуют в нем ударную волну. Очевидно, что давление в продуктах детонации и в формируемой ударной волне ( т.е. слева и справа от границы раздела) должны быть одинаковым. Так как в момент выхода детонационной волны на открытый торец заряда начинается расширение продуктов детонации, то вглубь их начнет распространяться волна разряжения. Скорость распространения фронта этой волны относительно продуктов детонации равна скорости звука в продуктах детонации. Она постепенно уменьшается от до (в момент подхода к зоне покоя).

Определим скорость распространения границы раздела сред.

Эта скорость будет слагаться из скорости движения продуктов детонации за фронтом детонационной волны u₂ и скорости истечения головных частей продуктов детонации u в момент выхода детонационной волны на поверхность заряда.

(7.2)

Уравнение состояния высоко нагретых и сильно сжатых газов подчиняется закону политропы

или (7.3)

где n – показатель политропы.

Для политопного закона скорость движения расширяющихся газов записывается в виде

(7.4)

где – скорость распространения звука в продуктах детонации к моменту выхода детонационной волны на поверхность заряда, – скорость звука в воздухе, сжатом продуктами детонации до давления на границе раздела.

Скорость звука можно выразить через давление

Учитывая, что

запишем